機械配件基礎知識1課件

1、機械配件基礎知識.機械配件基礎知識. 今天所講內(nèi)容分以下兩個方面：1、有關金屬方面的一些基礎知識或說常識 這里面主要介紹經(jīng)常接觸的碳鋼、鑄鋼、鑄鐵、合金、及有色金屬 2、有關配件方面接觸的一些東西一、金屬方面的一些基礎知識. 今天所講內(nèi)容分以下兩個方面：.金屬的概念金屬是一種具有光澤（即對可見光強烈反射）、富有延展性、容易導電、導熱等性質(zhì)的物質(zhì)。金屬的上述特質(zhì)都跟金屬晶體內(nèi)含有自由電子有關。在自然界中，絕大多數(shù)金屬以化合態(tài)存在，少數(shù)金屬例如金、鉑、銀、鉍以游離態(tài)存在。金屬礦物多數(shù)是氧化物及硫化物。其他存在形式有氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽及硅酸鹽。金屬之間的連結是金屬鍵，因此隨意更換位置都可再重新建

2、立連結，這也是金屬伸展性良好的原因。金屬元素在化合物中通常只顯正價。.金屬的概念金屬是一種具有光澤（即對可見光強烈反射）、富有延展目前使用的含112種元素的元素周期表中，金屬元素共90種，位于“硼-砹分界線”的左下方，在s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、f區(qū)等5個區(qū)域都有金屬元素，過渡元素全部是金屬元素。.目前使用的含112種元素的元素周期表中，金屬元素共90種，位金屬的分類 金屬常有幾種分類方法： 1、冶金工業(yè)分類法： 黑色金屬：鐵、鉻、錳三種。 有色金屬：鋁、鎂、鉀、鈉、鈣、鍶、鋇、銅、鉛、鋅、錫、鈷、鎳、銻、汞、鎘、鉍、金、銀、鉑、釕、銠、鈀、鋨、銥、鈹、鋰、銣、銫、鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鎢、鉬、鎵、

3、銦、鉈、鍺、錸、鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、鈧、釔、釷。 .金屬的分類 金屬常有幾種分類方法： .2、從含碳量上劃分 碳鋼及鑄鐵 其中含碳量（c0.0218) 為工業(yè)純鐵 （0.0218 c2.11 ） 為鋼 （ 2.11 c6.69 ） 為鑄鐵 .2、從含碳量上劃分. 3、從金屬密度劃分 1.輕金屬。密度小于4500千克/立方米，如鋁、鎂、鉀、鈉、鈣、鍶、鋇等。 2.重金屬。密度大于4500千克/米3，如銅、鎳、鈷、鉛、鋅、錫、銻、鉍、鎘、汞等。 3.貴金屬。價格比一般常用金屬昂貴，地殼豐度低，提純困難，如金、銀及鉑族金屬。 4.準金屬元素。性質(zhì)價于金屬和非金屬之

4、間，如硅、硒、碲、砷、硼等。 5.稀有金屬。包括稀有輕金屬，如鋰、銣、銫等； 6.稀有難熔金屬，如鈦、鋯、鉬、鎢等； 7.稀有分散金屬，如鎵、銦、鍺、鉈等； 8.稀土金屬，如鈧、釔、鑭系金屬； 9.放射性金屬，如鐳、鈁、釙及錒系元素中的鈾、釷等。. 3、從金屬密度劃分.還可以把金屬分為：常見金屬： 如鐵、鋁、銅、鋅等 稀有金屬：如鋯、鉿、鈮、鉭等；.還可以把金屬分為：.鉑金銀鈀.鉑金銀鈀.基本特性1、金屬材料性能為更合理使用金屬材料，充分發(fā)揮其作用，必須掌握各種金屬材料制成的零、構件在正常工作情況下應具備的性能(使用性能)及其在冷熱加工過程中材料應具備的性能(工藝性能)。 材料的使用性能包括物

5、理性能(如比重、熔點、導電性、導熱性、熱膨脹性、磁性等)、化學性能(耐用腐蝕性、抗氧化性)，力學性能也叫機械性能。 材料的工藝性能指材料適應冷、熱加工方法的能力。金屬材料比表面積研究是非常重要的。.基本特性1、金屬材料性能為更合理使用金屬材料，充分發(fā)揮其作用(一)、機械性能機械性能是指金屬材料在外力作用下所表現(xiàn)出來的特性。 銅器1、強度：材料在外力(載荷)作用下，抵抗變形和斷裂的能力。材料單位面積受載荷稱應力。 2、屈服點(s)：稱屈服強度，指材料在拉抻過程中，材料所受應力達到某一臨界值時，載荷不再增加變形卻繼續(xù)增加或產(chǎn)生0.2%L。時應力值，單位用牛頓/毫米2(N/mm2)表示。.(一)、機

6、械性能機械性能是指金屬材料在外力作用下所表現(xiàn)出來的3、抗拉強度(b)也叫強度極限指材料在拉斷前承受最大應力值。單位用牛頓/毫米2(N/mm2)表示。 4、延伸率()：材料在拉伸斷裂后，總伸長與原始標距長度的百分比。 5、斷面收縮率()材料在拉伸斷裂后、斷面最大縮小面積與原斷面積百分比。 6、硬度：指材料抵抗其它更硬物壓力其表面的能力，常用硬度按其范圍測定分布氏硬度(HBS、HBW)和洛氏硬度(HKA、HKB、HRC)。 7、沖擊韌性(Ak)：材料抵抗沖擊載荷的能力，單位為焦耳/厘米2(J/cm2)。 .3、抗拉強度(b)也叫強度極限指材料在拉斷前承受最大應力值階段 線彈性階段 拉伸初期 應力應

7、變曲線為一直線，此階段應力最高限稱為材料的比例極限e。 階段 屈服階段 當應力增加至一定值時，應力應變曲線出現(xiàn)水平線段(有微小波動)，在此階段內(nèi)，應力幾乎不變，而變形卻急劇增長，材料失去抵抗變形的能力，這種現(xiàn)象稱屈服，相應的應力稱為屈服應力或屈服極限，并用s表示。 階段 為強化階段，經(jīng)過屈服后，材料又增強了抵抗變形的能力。強化階段的最高點所對應的應力，稱材料的強度極限。用b表示，強度極限是材料所能承受的最大應力。 階段 為頸縮階段。當應力增至最大值b后，試件的某一局部顯著收縮，最后在縮頸處斷裂。.階段 線彈性階段 拉伸初期 應力應變曲線為一直線，此階段對低碳鋼s與b為衡量其強度的主要指標。塑性

8、變形：外力去處后，不能恢復的變形，即殘余變形稱塑性變形。 材料能經(jīng)受較大塑性變形而不破壞的能力，稱為材料的塑性或延伸性。 衡量材料塑性的兩個指標是延伸率和斷面收縮率。硬度：測定硬度試驗的方法很多，大體上可以分為彈性回跳法(肖氏硬度)壓入法(布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度)和劃痕法(莫氏硬度)等三大類，生產(chǎn)上應用最廣泛的是壓入法。它是將一定形狀、尺寸的硬質(zhì)壓頭在一定大小載荷作用下壓入被測材料表層，以留下的壓痕表面面積大小或深度計算材料的硬度值。 .對低碳鋼s與b為衡量其強度的主要指標。.由于硬度測定時的測定規(guī)范，所用儀器設備等不同，用壓入法井臺測定材料的硬度的方法也有多種。 常用的方法是布氏硬度法

9、(HB)，洛氏硬度法(HR)。 .由于硬度測定時的測定規(guī)范，所用儀器設備等不同，用壓入法井臺測(二)、工藝性能指材料承受各種加工、處理的能力的那些性能。8、鑄造性能：指金屬或合金是否適合鑄造的一些工藝性能，主要包括流性能、充滿鑄模能力；收縮性、鑄件凝固時體積收縮的能力；偏析指化學成分不均性。 9、焊接性能：指金屬材料通過加熱或加熱和加壓焊接方法，把兩個或兩個以上金屬材料焊接到一起，接口處能滿足使用目的的特性。 .(二)、工藝性能指材料承受各種加工、處理的能力的那些性能。.10、頂氣段性能：指金屬材料能承授予頂鍛而不破裂的性能。 11、冷彎性能：指金屬材料在常溫下能承受彎曲而不破裂性能。彎曲程度

10、一般用彎曲角度(外角)或彎心直徑d對材料厚度a的比值表示，a愈大或d/a愈小，則材料的冷彎性愈好。 12、沖壓性能：金屬材料承受沖壓變形加工而不破裂的能力。在常溫進行沖壓叫冷沖壓。檢驗方法用杯突試驗進行檢驗。 13、鍛造性能：金屬材料在鍛壓加工中能承受塑性變形而不破裂的能力。.10、頂氣段性能：指金屬材料能承授予頂鍛而不破裂的性能。 .(三)、化學性能指金屬材料與周圍介質(zhì)掃觸時抵抗發(fā)生化學或電化學反應的性能。 14、耐腐蝕性：指金屬材料抵抗各種介質(zhì)侵蝕的能力。 15、抗氧化性：指金屬材料在高溫下，抵抗產(chǎn)生氧化皮能力。 特別指出常溫下唯一呈現(xiàn)液態(tài)的金屬是汞（俗稱水銀）。汞蒸氣有毒，在秦始皇陵周圍

11、土壤中探測汞含量嚴重超標，這也是秦皇陵至今未被發(fā)掘的原因之一。.(三)、化學性能指金屬材料與周圍介質(zhì)掃觸時抵抗發(fā)生化學或電化常見幾大金屬材質(zhì) 鑄鋼：在生產(chǎn)中，對于要求強度大、塑性和韌性高的零件，通常采用鑄鋼制造。如機車車架、拖拉機的履帶板等。鑄鋼是在凝固過程中不經(jīng)歷共晶轉(zhuǎn)變的用于生產(chǎn)鑄件的鉄基合金的總稱。鑄造合金的一種。 鑄鋼分為鑄造碳鋼、鑄造低合金鋼和鑄造特種鋼3類。鑄造碳鋼。以碳為主要合金元素并含有少量其他元素的鑄鋼。含碳小于0.2%的為鑄造低碳鋼，常見的有ZG15、ZG20等，含碳0.2%0.5%的為鑄造中碳鋼，常見的有ZG25-ZG45等，含碳大于0.5%的為鑄造高碳鋼如ZG50、ZG

12、55等。.常見幾大金屬材質(zhì) 鑄鋼：在生產(chǎn)中，對于要求強度大、塑性和韌性常見的有差速器、撥叉等。 隨著含碳量的增加，鑄造碳鋼的強度增大，硬度提高。鑄造碳鋼具有較高的強度、塑性和韌性，成本較低，在重型機械中用于制造承受大負荷的零件鑄造低合金鋼。含有錳 、鉻、銅等合金元素的鑄鋼。合金元素總量一般小于5%，具有較大的沖擊韌性，并能通過熱處理獲得更好的機械性能。鑄造低合金鋼比碳鋼具有較優(yōu)的使用性能，能減小零件質(zhì)量，提高使用壽命。鑄造特種鋼。為適應特殊需要而煉制的合金鑄鋼，品種繁多，通常含有一種或多種的高量合金元素，以獲得某種特殊性能。.常見的有差速器、撥叉等。.例如 ，含錳11%14%的高錳鋼能耐沖擊磨

13、損，多用于礦山機械、工程機械的耐磨零件；以鉻或鉻鎳為主要合金元素的各種不銹鋼，用于在有腐蝕或650以上高溫條件下工作的零件，如化工用閥體、泵、容器或大容量電站的汽輪機殼體等。接觸到的有拖拉機履帶板、大輪輻等、他們也叫錳鋼等鑄鋼的表示方法牌號中的ZG為鑄鋼二字漢語拼音的第一個字母。ZG后面的數(shù)字表示鋼中平均含碳量的萬分數(shù)。如ZG45表示為含碳量為萬分之45左右的鑄鋼（0.42-0.52).例如 ，含錳11%14%的高錳鋼能耐沖擊磨損，多用于礦山機差速器實物模型.差速器實物模型.灰鑄鐵： 灰鑄鐵是應用最廣的一種鑄鐵。在各種鑄鐵的總量中，灰鑄鐵鑄件占80以上。機床床身、箱體、內(nèi)燃機的缸體、缸蓋、缸套

14、、汽車、拖拉機的變速箱等，接觸到的有剎車鍋、剎車蹄、輪轂、變速箱殼等 灰鑄鐵的化學成分一般為：2.5-3.6 C，,1.1-2.5 Si， 0.6-1.2 Mn 0.5P， 0.15S.灰鑄鐵：.灰鑄鐵的組織和性能 組織：可看成是碳鋼的基體加片狀石墨。按基體組織的不同灰鑄鐵分為三類：鐵素體基體灰鑄鐵；鐵素體一珠光體基體灰鑄鐵；珠光體基體灰鑄鐵。 力學性能：灰鑄鐵的力學性能與基體的組織和石墨的形態(tài)有關。灰鑄鐵中的片狀石墨對基體的割裂嚴重，在石墨尖角處易造成應力集中，使灰鑄鐵的抗拉強度、塑性和韌性遠低于鋼，但抗壓強度與鋼相當，也是常用鑄鐵件中力學性能最差的鑄鐵。同時，基體組織對灰鑄鐵的力學性能也有

15、一定的影響，鐵素體基體灰鑄鐵的石墨片粗大，強度和硬度最低，故應用較少；珠光體基體灰鑄鐵的石墨片.細小，有較高的強度和硬度，主要用來制造較重要鑄件；鐵素體一珠光體基體灰鑄鐵的石墨片較珠光體灰鑄鐵稍粗大，性能不如珠光體灰鑄鐵。故工業(yè)上較多使用的是珠光體基體的灰鑄鐵。 其他性能：良好的鑄造性能、良好的減振性、良好的耐磨性能、良好的切削加工性能、低的缺口敏感性。.細小，有較高的強度和硬度，主要用來制造較重要鑄件；鐵素體一珠.球墨鑄鐵球墨鑄鐵是通過球化和孕育處理得到球狀石墨，有效地提高了鑄鐵的機械性能，特別是提高了塑性和韌性，從而得到比碳鋼還高的強度。球墨鑄鐵是20世紀五十年代發(fā)展起來的一種高強度鑄鐵材

16、料，其綜合性能接近于鋼，正是基于其優(yōu)異的性能，已成功地用于鑄造一些受力復雜，強度、韌性、耐磨性要求較高的零件。球墨鑄鐵已迅速發(fā)展為僅次于灰鑄鐵的、應用十分廣泛的鑄鐵材料。所謂“以鐵代鋼、以鑄代鍛”，主要指球墨鑄鐵。.球墨鑄鐵.球墨鑄鐵性能 析出的石墨呈球形的鑄鐵。球狀石墨對金屬基體的割裂作用比片狀石墨小，使鑄鐵的強度達到基體組織強度的7090%，抗拉強度可達120kgf/mm2，并且具有良好的韌性。 球鐵鑄件差不多已在所有主要工業(yè)部門中得到應用，這些部門要求高的強度、塑性、韌性、耐磨性、耐嚴重的熱和機械沖擊、耐高溫或低溫、耐腐蝕以及尺寸穩(wěn)定性等。為了滿足使用條件的這些變化、球墨鑄鐵現(xiàn)有許多牌號

17、，提供了機械性能和物理性能的一個很寬的范圍。 常見的配件有各類飛輪殼、變速箱殼等 .球墨鑄鐵性能.鑄鐵牌號的表示方法：（根據(jù)GB5612-85） 各種鑄鐵代號，由表示該鑄鐵特征的漢語拼音字母的第一個大寫正體字母組成。當兩種鑄鐵名稱的代號字母相同時，可在該大寫正體字母后加小寫正體字母來區(qū)別。同一名稱鑄鐵，需要細分時，取其細分特點的漢語拼音第一個大寫正體字母，排列在后面。 .鑄鐵牌號的表示方法：（根據(jù)GB5612-85） 各種鑄鐵代號鑄鐵名稱.代號牌號.表示方法實例 灰鑄鐵.HT.HT100 蠕墨鑄鐵.RuT.RuT400 球墨鑄鐵.QT.QT400-17 黑心可鍛鑄鐵.KHT.KHT300-06

18、 白心可鍛鑄鐵.KBT.KBT350-04 珠光體可鍛鑄鐵.KZT.KZT450-06 耐磨鑄鐵.MT.MT Cu1PTi-150 .鑄鐵名稱.代號牌號.牌號中代號后面的一組數(shù)字，表示抗拉強度值；有兩組數(shù)字時，第一組表示抗拉強度值，第二組表示延伸率值。兩組數(shù)字中間用“一”隔開。 合金元素用國際元素符號表示，含量大于或等于1%時，用整數(shù)表示：小于1 %時一般不標注。常規(guī)元素（C、Si、Mn、S、p）一般不標注，有特殊作用時，才標注其元素符號及含量。HT200-400表示為抗拉強度為200MPa 、延伸率為4%的灰鑄鐵。.牌號中代號后面的一組數(shù)字，表示抗拉強度值；有兩組數(shù)字時，第一常見的合金鋼的種

19、類及用途1、碳鋼及分類：按含碳量分； 低碳鋼（C0.25） 20 中碳鋼（ 0.25C0.6 45 高碳鋼（C0.6） 65 按質(zhì)量分 普通碳素鋼 Q235 優(yōu)質(zhì)碳素鋼 45 高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼 35 按用途分 碳素結構鋼 65Mn 碳素工具鋼 T10 .常見的合金鋼的種類及用途.冶煉方法分 平爐鋼 轉(zhuǎn)爐鋼2、合金結構鋼：用來制造各種機器零件（軸、齒輪、各種連接件）如40Gr、20GrMnTi等.冶煉方法分 平爐鋼 轉(zhuǎn)爐鋼.常見的幾種有色金屬1、鋁及鋁合金 特點：比重小、比強高，具有優(yōu)良的物理、化學性能，加工性能好。2、銅及銅合金 特點：有優(yōu)異的物理化學性能。純銅導電性、導熱性極佳。有良好的加工性

20、能。有某些特殊的機械性能。色澤美觀。.常見的幾種有色金屬.在如今的湖北省博物館內(nèi)陳列著一把古劍。此劍乃青銅所鑄歷經(jīng)千年風雨侵蝕而保存完好，出土時依舊鋒利無比。它代表了我國古代高超的冶煉和鑄造技術，是體現(xiàn)我國古代金屬制造行業(yè)水平的代表作之一。它就是古越名劍越王勾踐劍。.在如今的湖北省博物館內(nèi)陳列著一把古劍。此劍乃青銅所鑄歷經(jīng)千年機械的零件基本制作方法鑄造鑄造的定義（GB/T5611-1998） 鑄造熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融金屬澆入鑄型，凝固后獲得具有一定形狀、尺寸和性能金屬零件毛坯的成型方法 鑄造是將金屬熔煉成符合一定要求的液體并澆進鑄型里，經(jīng)冷卻凝固、清整處理后得到有預定形狀、尺寸和性能的

21、鑄件的工藝過程。鑄造毛坯因近乎成形，而達到免機械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上減少了制作時間鑄造是現(xiàn)代裝置制造工業(yè)的基礎工藝之一。.機械的零件基本制作方法鑄造鑄造的定義（GB/T5611鑄造的分類鑄造種類很多，按造型方法習慣上分為 普通砂型鑄造，又稱砂鑄，翻砂，包括濕砂型、干砂型和化學硬化砂型3類。 特種鑄造，按造型材料又可分為以天然礦產(chǎn)砂石為主要造型材料的特種鑄造（如熔模鑄造、泥型鑄造、殼型鑄造、負壓鑄造、實型鑄造、陶瓷型鑄造，消失模鑄造等）和以金屬為主要鑄型材料的特種鑄造（如金屬型鑄造、壓力鑄造、連續(xù)鑄造、低壓鑄造、離心鑄造等）兩類。 .鑄造的分類鑄造種類很多，按造型方法習慣

22、上分為.后續(xù)處理方法之一熱處理定義：熱處理是將金屬材料放在一定的介質(zhì)內(nèi)加熱、保溫、冷卻，通過改變材料表面或內(nèi)部的金相組織結構,來控制其性能的一種金屬熱加工工藝。 熱處理分類：金屬熱處理工藝大體可分為整體熱處理、表面熱處理和化學熱處理三大類。根據(jù)加熱介質(zhì)、加熱溫度和冷卻方法的不同，每一大類又可區(qū)分為若干不同的熱處理工藝。同一種金屬采用不同的熱處理工藝，可獲得不同的組織，從而具有不同.后續(xù)處理方法之一熱處理定義：熱處理是將金屬材料放在一定的性能。鋼鐵是工業(yè)上應用最廣的金屬，而且鋼鐵顯微組織也最為復雜，因此鋼鐵熱處理工藝種類繁多。整體熱處理是對工件整體加熱，然后以適當?shù)乃俣壤鋮s，獲得需要的金相組織，

23、以改變其整體力學性能的金屬熱處理工藝。鋼鐵整體熱處理大致有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝。整體熱處理工藝的手段退火是將工件加熱到適當溫度，根據(jù)材料和工件尺寸采用不同的保溫時間，然后進行緩慢冷卻，目的是使金屬內(nèi)部組織達到或接近平衡狀態(tài)，獲得良好的工藝性能和使用性能，或者為進一步淬火作組織準備。 .的性能。鋼鐵是工業(yè)上應用最廣的金屬，而且鋼鐵顯微組織也最為復正火是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻，正火的效果同退火相似，只是得到的組織更細，常用于改善材料的切削性能，也有時用于對一些要求不高的零件作為最終熱處理。 淬火是將工件加熱保溫后，在水、油或其它無機鹽、有機水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻。淬火后鋼件變硬，但同時變脆。 為了降低鋼件的脆性，將淬火后的鋼件在高于室溫而低于650的某一適當溫度進行長時間的保溫，再進行冷卻，這種工藝稱為回火。 退火、正火、淬火、回火是整體熱處理中的“四把火”，其中的淬火與回火關系密切，常常配合使用，缺一不可。 .正火是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻，正火的效果同退火常見的五大元素五大元素：碳、硫、鉻、錳、硅 碳：五大元素之首，在金屬中站著重要 的位置 。常常是以它的 含量命名或決定它的牌號。含碳量對材質(zhì)的影響非常之大，一般是隨著含碳量的增加，鑄造碳鋼的強度增大，硬度提高。塑性、韌性下降 。.常見的五大元素